Cellula Procariote ed Eucariote

Materie:Riassunto
Categoria:Biologia
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Testo

Unità e diversità: due concetti relativi
Per capire veramente la realtà che ci circonda si deve andare oltre le apparenze, tutti gli organismi viventi ci appaiono diversi tra loro, eppure sono tutti costituiti da unità fondamentali, le cellule.
L’insieme delle informazioni necessarie a permettere lo sviluppo e lo svolgimento delle attività cellulari di ogni vivente utilizza un linguaggio che si compone di sole 4 lettere: i 4 nucleotidi (Adenina-Guanina-Citosina-Timina).
Le diverse disposizioni che questi possono assumere lungo la molecola del DNA costituiscono la base della individualità di ciascun organismo. Identità e Diversità sono dunque due concetti relativi.

Teoria cellulare
Le cellule furono osservate per la prima volta nel 1665 da Robert Hooke, che studiò con un microscopio rudimentale sottili fettine di sughero e vide che esse erano formate da elementi di forma regolare. Egli chiamò cellule questi elementi (dal latino cellula, "piccola stanza"), perché esse avevano l'aspetto di piccole scatole. Ciò che egli vide erano in realtà pareti di cellule vegetali morte. Nel 1673 Antoni van Leeuwenhoek costruì da se il suo primo microscopio e compì una serie di osservazioni su ogni genere di materiale, dai parassiti delle rane ai batteri dell’uomo, dai globuli rossi agli spermatozoi; tuttavia sia Hooke sia Leeuwenhoek non elaborarono nessuna teoria a proposito.
Tra il 1830 e il 1840 il botanico Schleiden e lo zoologo Schwann furono coloro che fecero scaturire la Teoria Cellulare, tale concezione unitaria (La cellula rappresenta l’unità strutturale e funzionale di tutti i viventi e tutte le cellule derivano da cellule preesistenti) ebbe diversi meriti:
- unificò molte osservazioni;
- fece cadere il concetto di organismo;
- abbattè la storica barriera tra regno vegetale e regno animale;
- sostituì al concetto di cellula vuota quello di unità strutturalmente e funzionalmente indipendente.
Nel 1860 Rudolf Virchow completò la teoria cellulare stabilendo che tutte le cellule derivano da cellule preesistenti e non per generazione spontanea da sostanza inanimata.

Le dimensioni della cellula: il rapporto superficie/volume
Per valutare le dimensioni delle cellule si ricorre a unità di misura appropriate, cioè ai sottomultipli del metro come il micrometro (µm), il manometro (nm), e l’angstrom (Å). La dimensione media delle cellule si aggira tra i 10 e i 20 µm, tuttavia non mancano eccezioni, le cellule batteriche sono le più piccole, avendo una lunghezza dell'ordine di 1 µm, le cellule nervose (o fibre nervose) sono dotate di sottili prolungamenti che possono raggiungere anche diversi metri di lunghezza.
La sopravvivenza e il successo evolutivo delle cellule sono strettamente connessi alla regolazione del loro ambiente interno, le cellule devono costantemente identificare ogni deviazione rispetto alle loro normali condizioni di stabilità e attuare meccanismi di risposta a tali deviazioni atti a ripristinare l’equilibrio iniziale (omeostasi), l’efficienza di questo controllo dipende anche dalle dimensioni della cellula, infatti le dimensioni della cellula sono rimaste piccole per non cadere nell’errore di uno squilibrio nutrizionale sempre maggiore; è importante sapere che le dimensioni delle cellule non hanno alcun rapporto con le dimensioni dell’organismo.
L’organismo umano composto da 10^13 cellule permette di:
- regolare meglio l’ambiente interno;
- rinnovare le singole cellule;
- avere cellule specializzate.

I due tipi fondamentali di cellula: procariote ed eucariote
Nel 1937 Edouard Chatton scoprì che la varietà dei viventi si basa su due tipi di organizzazione cellulare: procariote ed eucariote. La cellula procariote è sprovvista di un vero e proprio nucleo, ed è tipica dei batteri, la cellula eucariote invece è dotata di un vero nucleo e di numerosi organelli ed è presente nei protisti, nei funghi, nelle piante e negli animali.

Mettendo a confronto i due tipi di cellulosi nota che esse sono accomunate da:
- un confine, che separa la cellula dall’ambiente circostante;
- un insieme di istruzioni genetiche;
- un corpo cellulare contenente enzimi (catalizzatori dei processi che, altrimenti, richiederebbero tempi e dispendi energetici maggiori per la loro realizzazione) e ribosomi (piccoli corpuscoli del citoplasma di forma quasi sferica, particolarmente importanti perche' in essi avviene la costruzione delle proteine (sintesi proteica) quindi il loro compito‚ veramente fondamentale per la vita).

La membrana plasmatica è un involucro dello spessore di 80 nm i cui costituenti fondamentali sono:
- lipidi, soprattutto fosfolipidi: componenti più importanti per numero di molecole presenti;
- proteine: componenti più importanti per varietà e dimensioni;
- glucidi: legati a catene lipidiche o peptidiche.

Le molecole di fosfolipidi si raggruppano in aggregati formati da milioni di molecole, organizzati in doppi strati orientati, con teste polari rivolte verso l’ambiente acquoso e con code idrofobe che si fronteggiano reciprocamente; i doppi strati richiudendosi su se stessi formano involucri chiusi autosigillanti. Dei due acidi che formano la coda idrofoba, uno è saturo e possiede una catena lineare, l’altro è insaturo e possiede una catena ripiegata in corrispondenza del doppio legame. Il colesterolo presente nella membrana della cellula animale pur essendo un lipide ha una struttura differente rispetto ai fosfolipidi.

Nel doppio strato fosfolipidico, che compone una struttura di sostegno, si dispongono le proteine:
- in funzione della loro composizione in amminoacidi;
- in funzione delle loro dimensioni.
Si possono distinguere quindi proteine integrali e proteine periferiche.

Le istruzioni genetiche contenute nel DNA, garantiscono all’organismo la propria individualità e consentono di effettuare la sintesi delle proteine; il corpo cellulare composto da citoplasma e contenuto nella membrana plasmatici contiene al suo interno ribosomi.

La cellula procariote è piccola e relativamente semplice
Le cellule procarioti sono tipiche degli archeobatteri, degli eubatteri e delle alghe azzurre. Esse sono relativamente piccole (con un diametro generalmente compreso fra 1 e 5 µm), il confine è costituito da un doppio involucro:
- membrana plasmatica;
- parete cellulare.

Talvolta è presente anche una capsula esterna gelatinosa, la cellula sulla sua superficie esterna può essere dotata di flagelli, per spostarsi, o pila per aderire meglio alle superfici.
Le istruzioni genetiche constano di DNA libero, organizzato in una struttura circolare filamentosa detta cromosoma e localizzata in una regione detta nucleoide, le cellule procarioti sono prive di nucleo, tuttavia negli eubatteri possono essere presenti dei plasmidi, molecole circolari di DNA più piccole del cromosoma.
All’interno della membrana plasmatica vi è il corpo cellulare costituito dal citoplasma, nel quale si trovano sospesi circa 30.000 ribosomi e avvengono le reazioni chimiche cellulari necessarie al mantenimento e alla riproduzione della cellula.

La cellula eucariote è grande e complessa
Le cellule eucarioti costituiscono tutti gli altri organismi viventi (i protozoi, le piante, i funghi e gli animali) sono molto più grandi (solitamente il loro asse maggiore è compreso fra i 10 e i 50 µm); il confine è costituito da un unico involucro, la membrana plasmatica; le istruzioni genetiche constano di una quantità così abbondante di DNA da richiederne la ripartizione in più cromosomi, il materiale genetico è raggruppato all’interno di un involucro centrale ben delimitato, il nucleo, di forma più o meno sferica anch’esso è delimitato da una membrana nucleare; questa membrana consiste di due membrane elementari che formano grossi pori, detti pori nucleari, che delimitano un canale di comunicazione fra nucleo e citoplasma.
Internamente la membrana è rinforzata da una solida impalcatura proteica detta lamina nucleare, nel nucleo vi è il nucleolo una struttura tondeggiante formata da DNA, RNA e proteine in cui vengono assemblati i ribosomi.
L'intero volume della cellula, con esclusione del nucleo, è occupato dal citoplasma. Questo comprende una soluzione acquosa concentrata, denominata citosol, nella quale si trovano sospesi enzimi e gli organuli cellulari come:
1) organelli delimitati da una membrana semplice, collaborano alla sintesi e al trasporto che comprendono:
- reticolo endoplasmatico;
- apparato di Golgi;
- lisosomi;
- perossisomi;
- vescicole membranose;
2) organelli delimitati da una doppia membrana, capaci di convertire forme di energia:
- mitocondri;
- cloroplasti;
3) strutture sovramolecolari:
- ribosomi;
- citoscheletro;
- centrioli;
- membrane.

Il citosol è la sostanza gelatinosa che, assieme agli organelli, costituisce il citoplasma, cioè la porzione interna della cellula. Nel citosol si svolge gran parte del metabolismo cellulare. Esso costituisce il 50% del volume di una cellula e contiene proteine enzimatiche che catalizzano varie reazioni: dalla demolizione degli zuccheri alla sintesi dei grassi, dei nucleotidi, degli zuccheri e delle proteine. Nel citosol si accumulano le sostanze di deposito, per esempio, il glicogeno, la forma di immagazzinamento dei carboidrati, o i trigliceridi, la forma di accumulo dei lipidi.

Il reticolo endoplasmatico è il più esteso sistema di membrane interne, visto al microscopio si presenta come una rete vasta e continua di canali ramificati.
Alcune sue porzioni sono tempestate di ribosomi e formano il reticolo endoplasmatico ruvido, quelle prive di ribosomi invece formano il reticolo endoplasmatico liscio.
Entrambi i reticoli assolvono a diverse funzioni:
REL – sono sintetizzate le proteine che successivamente si legheranno con i lipidi del REL;
REL - è la “fabbrica” dove vengono prodotte le nuove membrane per tutta la cellula: infatti al suo interno sono sintetizzati tutti i lipidi che costituiscono le membrane, i quali si associano con le proteine provenienti dal reticolo endoplasmatico ruvido.

L’apparato del Golgi si trova in genere vicino al nucleo ed è formato da numerosi gruppi di cisterne appiattite, delimitate da membrane, impilate una sull’altra e circondate da tubuli e vescicole. Esso ha due facce distinte: una di formazione, o cis, che è strutturalmente associata con la porzione liscia del reticolo endoplasmatico; e una di maturazione, o trans, che è quella rivolta verso la membrana cellulare dalla quale gemmano grosse vescicole di secrezione.
Il ruolo dell’apparato di Golgi è fondamentale nei meccanismi di modificazione e trasporto delle proteine ricevute dal RE e necessarie per il rinnovamento dei costituenti cellulari, per essere esportate all’esterno della cellula o, ancora per essere avviate ai lisosomi.

I lisosomi sono organuli cellulari (contenenti enzimi) che si formano per distacco dal complesso di Golgi. Sono piccole vescicole osservabili all'interno del citoplasma. La loro funzione è quella di svolgere la digestione di numerose molecole inutili o nocive per la cellula, proprio per questo motivo si fondono con i vacuoli contenenti particelle alimentari ingerite dalle cellule .

I perossisomi sono vescicolette membranose, si presentano spesso raggruppati e hanno dimensioni leggermente inferiori a quelle dei mitocondri. I perossisomi contengono le catalasi, enzimi specializzati per effettuare reazioni ossidative, che impiegano l’ossigeno molecolare. Il perossisoma, con il mitocondrio, è il principale sito di utilizzazione dell’ossigeno nella cellula. Grossi perossisomi delle cellule del fegato e del rene sono importanti nel neutralizzare la tossicità di numerose molecole, ossidandole.

I ribosomi sono strutture sovramolecolari, costituiti da 2 subunità di RNA e proteine che si uniscono nel citoplasma quando entrano in funzione per attuare la sintesi delle proteine.

Il citoplasma non è una massa gelatinosa informe, in cui sono sparsi il nucleo e gli organelli; possiede al contrario una struttura organizzata. Una matrice di proteine fibrose si estende dal nucleo fino alla superficie interna della membrana citoplasmatica, contribuisce a definire la forma della cellula e riveste un ruolo chiave nel movimento e nella divisione cellulare. Questa matrice fibrosa è detta citoscheletro: può anche controllare il movimento degli organelli cellulari e perfino il metabolismo, dirigendo il traffico delle vescicole.

I tre principali componenti del citoscheletro sono: i microtubuli, i microfilamenti e i filamenti intermedi. I microtubuli e i microfilamenti sono costituiti da subunità di proteine globulari, che si possono associare e dissociare rapidamente.
I tretipi di filamenti assolvono a due funzioni: una statica e una dinamica.

Funzione statica: è assolta dai filamenti intermedi i quali:
- danno a ogni cellula la forma specifica, e formano un’intelaiatura che si estende per tutto il citoplasma fino ad arrivare nel nucleo;
- organizzano organelli e strutture sovramolecolari in una disposizione ordinata all’interno della cellula;
- raccordano la cellula col suo ambiente esterno.

Funzione dinamica: è assolta dai microtubuli e dai microfilamenti e consiste nella generazione di forze che portano alla modificazione della forma cellulare, ne scaturiscono movimenti interni ed esterni alla cellula.

1) Movimenti interni:
- movimenti delle vescicole;
- movimenti associati alla divisione cellulare e che coinvolgono i centrioli (strutture tubulari cilindriche che favoriscono la corretta ripartizione dei cromosomi nelle 2 cellule figlie), ogni cilindro è formato da 9 gruppi di microtubuli formati a loro volta dall’unione di 3 microtubuli;
- movimenti dei cloroplasti;
- movimenti di contrazione nelle cellule muscolari.

2) Movimenti esterni:
- movimenti ameboidi, tipici dell’ameba, consistono in spostamenti tramite pseudopodi su un substrato solido;
- ciglia e flagelli, le prime paragonabili alle braccia di un nuotatore perché in grado di estendersi e flettersi alternativamente e con coordinazione, i secondi, invece, sono meno numerosi ma più lunghi e frustano il liquido in cui la cellula è immersa.
Sia le ciglia sia i flagelli sono formati da microtubuli e sono organizzati secondo un sistema 9 + 2, con 9 paia disposte a cerchio e un paio situato al centro, ancorate alla cellula tramite il corpo basale.

Mitocondri e cloroplasti si distinguono dagli altri organelli cellulari per 3 caratteristiche fondamentali:

1. Sono circondati da due membrane, una interna ed una esterna;
2. possiedono DNA e ribosomi che consentono loro una semi-autonomia genetica;
3. hanno origine evolutiva differente da quella degli altri organelli.

I mitocondri sono centrali energetiche della cellula, sono presenti in ogni cellula in un numero variabile da uno a centinaia, hanno un diametro compreso tra 0.3 e 1 µm e sono lunghi da 1 a 5 µm, sono in continuo movimento e assumono una grande varietà di forme e dimensioni.
La membrana esterna è liscia mentre quella interna è ricca di creste, tra le due membrane vi è uno spazio intermembrana che contiene una sostanza molto densa simile a gel chiamata matrice.

I cloroplasti sono organelli nelle cellule delle piante e fanno parte della famiglia dei plastidi, sono ricchi del pigmento della clorofilla indispensabile per la fotosintesi, sono lunghi da 2 a 10 µm ed hanno un diametro variabile da 1 a 3 µm.
La membrana interna è costituita da un vistoso sistema di lamelle discoidali cave collegate tra loro cui è associata la clorofilla, tali lamelle si dispongono in pile dense e regolari chiamate grana immerse in una matrice semifluida (stroma) e che finiscono per occupare buona parte dello spazio interno dell’organello.

Il vacuolo è un organello tipico delle cellula vegetali, le cellule adulte ne possiedono uno solo detto vacuolo centrale, delimitato da una membrana chiamata tonoplasto. Il vacuolo centrale è ripieno di un liquido, il succo cellulare che rappresenta:
- il luogo di accumulo di composti organici di riserva;
- il luogo di accumulo dei prodotti di scarto;
- il luogo di accumulo dei prodotti intermedi pericolosi;
- il luogo di digestione delle macromolecole di riserva;
- il luogo di degradazione di costituenti cellulari non più richiesti o difettosi.

La cellula eucariote vegetale è circondata da una parete cellulare rigida, la cellula si trova quindi all’interno della parete come un palloncino gonfiato dentro una scatola.
La parete è costituita da 3 strati:
1. La lamella mediana, divide la cellula madre in due cellule figlie;
2. La lamella primaria, capace di espandersi in modo da consentire alla cellula di accrescersi fino al raggiungimento delle dimensioni adulte, è composta da cellulosa immersa in un gel di pectina;
3. La parete secondaria, comporta un aumento in spessore ed è rigida.

La parete cellulare presenta numerosi passaggi chiamati plasmodesmi che mettono in comunicazione le cellule adiacenti.
Le funzioni della parete cellulare sono:
- forma alla cellula;
- forma e sostegno all’intero organismo;
- regolare l’assorbimento dell’acqua;
- proteggere la cellula dall’intrusione di patogeni;
- intervenire nelle interazioni tra cellule;
- permettere il passaggio di ioni e piccole molecole.

Esempio



  


  1. claudia

    nn lo studiero maii tu madree ..!!1 bella pe me


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